高中物理必修3物理 全册全单元精选试卷试卷(word版含答案)

高中物理必修3物理 全册全单元精选试卷试卷（word版含答案）

一、必修第3册 静电场及其应用解答题易错题培优（难）

1．如图所示，在光滑绝缘水平面上，质量为m的均匀绝缘棒AB长为L、带有正电，电量为Q且均匀分布．在水平面上O点右侧有匀强电场，场强大小为E，其方向为水平向左，BO距离为x0，若棒在水平向右的大小为QE/4的恒力作用下由静止开始运动．求：

（1）棒的B端进入电场L/8时的加速度大小和方向；

（2）棒在运动过程中的最大动能．

（3）棒的最大电势能．（设O点处电势为零）

【答案】（1）/8qEm ,向右（2）0()48qELx （3）0(2)6qExL

【解析】

【分析】

【详解】

（1）根据牛顿第二定律，得 48QELQEmaL＝解得

8QEam＝，方向向右．

（2）设当棒进入电场x时，其动能达到最大，则此时棒受力平衡，有

4QEQExL＝

解得1 4xL

由动能定理得：00044()()42442448KoQEQELQEQELQELEWxxxxx＝＝＝＝

（3）棒减速到零时，棒可能全部进入电场，也可能不能全部进入电场，设恰能全部进入电场，

则有：0

042QEQExLL＝，

得 x0=L；42QEQELLL＝＝

当x0＜L，棒不能全部进入电场，设进入电场x

根据动能定理得00 0042xQEQELxxx＝

解之得：2084LLLxx＝

则2008 ()44FLLLxQEWx＝＝

当x0＞L，棒能全部进入电场，设进入电场x0 042QEQExxLQExL＝

得：023xLx＝

则000242 4436QExLxLQEQExx＝＝＝

2．如图所示，在沿水平方向的匀强电场中，有一长度l=0. 5m的绝缘轻绳上端固定在O点，下端系一质量21010m.kg、带电量82.010qC的小球（小球的大小可以忽略）在位置B点处于静止状态，此时轻绳与竖直方向的夹角α=37°，空气阻力不计，sin37°=0. 6，cos37°=0. 8，g=10m/s2.

（1）求该电场场强大小；

（2）在始终垂直于轻绳的外力作用下将小球从B位置缓慢拉动到细绳竖直位置的A点，求外力对带电小球做的功；

（3）过B点做一等势面交电场线于C点（C点未画出），使轻绳与竖直方向的夹角增大少许（不超过5°），再由静止释放，求小球从C点第一次运动到B点的时间，并写出分析求解过程.

【答案】(1) 63.7510EN/C (2)21.2510FWJ (3)0.31ts

【解析】

【详解】

（1）带电小球静止，受到合力等于零，电场力与重力的关系是：

tanEqmg，即tanmgEq

代入数值计算得电场场强大小：63.7510/ENC

（2）小球在外力作用下从B位置缓慢移动到A位置过程中，根据动能定理有：

sin(cos)0FWEqlmgll

所以sintan(cos)FmgWqmgllq

代入数值解得电场场强大小：21.2510FWJ

（3）分析受力可知：小球在运动过程中，重力和电场力的合力为恒力，大小为

5cos4mgFmg

类比研究单摆的方法可知，小球的运动与单摆类似，回复力由上述合力沿圆周切向的分力提供。因为从C到B的角度θ很小，进一步可知回复力与相对平衡位置的位移大小成正比、方向相反，故小球的运动为简谐运动。

小球的运动可等效为在某个场强大小为54gmg，方向与竖直方向成α角斜向右下的场中做简谐运动，其周期为

225/4llTgg

故从C到B最短的时间10.10.314tTs

3．如图所示，在绝缘水平面上，相距L的A、B两点处分别固定着两个带电荷量相等的正点电荷，a、b是AB连线上的两点，其中4LAaBb，O为AB连线的中点，一质量为m、带电荷量为+q的小滑块（可以看作质点）以初动能E从a点出发，沿直线AB向b点运动，其中小滑块第一次经过O点时的动能为初动能的n倍(1)n，到达b点时动能恰好为零，小滑块最终停在O点重力加速度为g，求：

（1）小滑块与水平面间的动摩擦因数；

（2）O、b两点间的电势差；

（3）小滑块运动的总路程.

【答案】（1）k02EmgL （2）k0(21)2ObnEUq （3）214nsL

【解析】

【详解】

（1）由4LAaBb，0为AB连线的中点知a、b关于O点对称，则a、b两点间的电势差0abU;

设小滑块与水平面间的摩擦力大小为f，在滑块从a点运动到b点的过程中，由动能定理得

k002abLqUfE

又摩擦力

fmg

解得

02kEmgL.

（2）在滑块从O点运动到b点的过程中，由动能定理得

004obkLqUfnE

解得

ko(21)2obnEUq.

（3）对于小滑块从a开始运动到最终在O点停下的整个过程，由动能定理得

000axkqUfE

又

(21)2kOaOObnEUUq

解得

214nsL.

4．如右图所示，在方向竖直向下的匀强电场中，一个质量为m、带负电的小球从斜直轨道上的A点由静止滑下，小球通过半径为R的圆轨道顶端的B点时恰好不落下来．若轨道是光滑绝缘的，小球的重力是它所受的电场力2倍，试求：

⑴A点在斜轨道上的高度h；

⑵小球运动到最低点C时，圆轨道对小球的支持力．

【答案】(1)52R (2) 3mg

【解析】

试题分析：由题意得：mg=2Eq

设小球到B点的最小速度为VB，则由牛顿第二定律可得：

mg-Eq=m2BvR；

对AB过程由动能定理可得：

mg（h-2R）-Eq（h-2R）=12mVB2；

联立解得：h=52R；

（2）对AC过程由动能定理可得：

mgh-Eqh=12mvc2；

由牛顿第二定律可得：

F+Eq-mg=m2CvR

联立解得：F=3mg；由牛顿第三定律可得小球对轨道最低点的压力为3mg．

考点：牛顿定律及动能定理．

5．如图所示，边长为a的等边三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷＋q、＋q、－q，已知静电力常量K．

（1）求C点电荷受到的电场力的大小和方向

（2）求三角形中心O点处的场强的大小和方向

【答案】（1）223qka 方向由C指向O- （2）26qka 场强方向O向C

【解析】

（1）根据库仑定律，A对C的引力212qFka

根据库仑定律，B对C的引力：222qFka

根据平行四边形定则可以得到：20122cos303qFFka ，合力方向由C指向O

（2）

设OA距离为r,由几何关系知33ra

则A在O点产生场强大小为1223qqEkkra，方向由A指向O

B在O点产生场强大小为2223qqEkkra，方向由B指向O

C在O点产生场强大小为3223qqEkkra，方向由O指向C

所以根据平行四边形定则可以得到：2226qqEkkra，合场强方向O向C．

点睛：本题考查库仑定律以及电场的叠加问题，关键要掌握库仑定律公式、点电荷场强公式和平行四边形定则，结合数学知识求解．

6．如图，绝缘细杆AB倾角为α，在杆上B点处固定有一电荷量为Q的正电荷．现将带正电的小球由距B点竖直高度为H的A点处无初速释放，小球下滑过程中电荷量不变．己知小球的质量为m、电荷量为q．不计小球与细杆间的摩擦，整个装置处在真空中．静电力常量为k，重力加速度为g．求：

（1）正电荷Q在A处产生的场强大小；

（2）小球刚释放时的加速度大小；

（3）若A、B间的距离足够大，小球动能最大时球与B点间的距离．

【答案】(1) 22sinAQEkH(2)22sinsinkQqagmH (3)sinkQqRmg

【解析】

【详解】

(I)根据

2QEkr

又因为

sinHr

所以

22sinAQEkH

(2)根据牛顿第二定律

sinmgFma

根据库仑定律

QqFkr

解得

22sinsinkQqagmH

(3)当小球受到的合力为零，即加速度为零时，动能最大

设此时小球与B点间的距离为R,则

2sinkQqmgR

解得

sinkQqRmg

答案：(1) 22sinAQEkH(2)22sinsinkQqagmH (3)sinkQqRmg

二、必修第3册 静电场中的能量解答题易错题培优（难）

7．如图所示，在直角坐标系xoy的第一象限中，存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为4E0，虚线是电场的理想边界线，虚线右端与x轴的交点为A，A点坐标为（L、0），虚线与x轴所围成的空间内没有电场；在第二象限存在水平向右的匀强电场．电场强度大小为E0．MLL、和0NL、两点的连线上有一个产生粒子的发生器装置，产生质量均为m，电荷量均为q静止的带正电的粒子，不计粒子的重力和粒子之间的相互作用，且整个装置处于真空中．已知从MN上静止释放的所有粒子，最后都能到达A点：

（1）若粒子从M点由静止开始运动，进入第一象限后始终在电场中运动并恰好到达A点，求到达A点的速度大小；

（2）若粒子从MN上的中点由静止开始运动，求该粒子从释放点运动到A点的时间；

（3）求第一象限的电场边界线（图中虚线）方程．

【答案】（1）010qELvm（2）0322mLtqE（3）22()yLxxL(0)xL

【解析】